Научный отчет № 1574

Название

Исследование движения вязко-пластических и других аномальных жидкостей. Локальная структура развитых пыльных бурь.

Авторы

Баренблатт Г.И., Голицын Г.С.

Аннотация

Предпринята попытка описания локальной структуры пыльной бури на ее развитой стадии, когда буря может рассматриваться как стационарная. Используя уравнения пограничного слоя для жидкости, несущей тяжелые частицы, с учетом термической стратификации мы получаем вертикальные профили ветра, концентрации пыли и температуры. Безразмерными параметрами, определяющими структуру потока, являются динамические числа Ричардсона и Колмогорова, последнее из которых описывает долю турбулентной энергии, затрачиваемую на взвешивание частиц. Работа, затрачиваемая потоком на взвешивание, всегда положительна, что проявляется в уменьшении энергии турбулентных флуктуаций и в увеличении устойчивости потока. Поэтому, при прочих равных условиях, поток ускоряется. Представлены данные наблюдений, подтверждающие этот вывод. Существует автомодельное особое решение, описывающее насыщенный поток, несущий наибольшее возможное количество пыли. Другие решения стремятся к этому предельному с ростом высоты. Показано, что чем мельче пыль, тем медленней ее концентрация падает с высотой. Роль термической стратификации для определения структуры потока увеличивается с высотой. При термической устойчивости концентрация пыли экспоненциально падает с высотой, в то время как в условиях свободной конвекции она стремится к постоянной величине. Последнее обстоятельство помогает понять, почему в марсианских условиях глобальные бури начинаются всегда вблизи прохождения Марсом его перигелия, когда инсоляция планеты максимальна и атмосфера наиболее неустойчива. Результаты теории применяются к условиям пыльных бурь на Марсе и на Земле. Оценки показывают, что на развитой стадии глобальной марсианской бури динамический эффект пыли может оказаться существенным, особенно на ранних стадиях бури. В земных условиях этот эффект может быть значительным, что, возможно, объясняет очень сильные ветры, наблюдавшиеся во время многих обширных пыльных бурь.

Год публикации

1974 г.

Объём

52 с.

Научный руководитель

Баренблатт Г.И.